Fale oceaniczne: energia, ruch i wybrzeże

Fale to ruch wody oceanu do przodu ze względu na oscylacja cząstek wody przez opór tarcia wiatr nad powierzchnią wody.

Fale mają grzbiety (szczyt fali) i doliny (najniższy punkt na fali). Długość fali lub pozioma wielkość fali zależy od poziomej odległości między dwoma grzbietami lub dwoma dolinami. Rozmiar fali w pionie zależy od odległości między nimi w pionie. Fale przemieszczają się w grupach zwanych pociągami falowymi.

Fale mogą różnić się wielkością i wytrzymałością w zależności od prędkości wiatru i tarcia na powierzchni wody lub czynników zewnętrznych, takich jak łodzie. Małe pociągi falowe powstałe w wyniku ruchu łodzi na wodzie są nazywane budzeniem. Natomiast silne wiatry i burze mogą generować duże grupy pociągów falowych o ogromnej energii.

Ponadto podmorskie trzęsienia ziemi lub inne ostre ruchy w dnie morskim mogą czasem generować ogromne fale, zwane tsunami (niesłusznie nazywane falami pływowymi), które mogą zdewastować całe wybrzeża.

Wreszcie regularne wzory gładkich, zaokrąglonych fal na otwartym oceanie nazywane są falami. Pęcznienia są definiowane jako dojrzałe falowanie wody w otwartym oceanie po tym, jak energia fal opuściła region generujący fale. Podobnie jak inne fale, fale mogą mieć rozmiary od małych zmarszczek po duże fale o płaskich czubkach.

Podczas badania fal należy zauważyć, że chociaż wydaje się, że woda porusza się do przodu, w rzeczywistości porusza się tylko niewielka ilość wody. Zamiast tego porusza się energia fali, a ponieważ woda jest elastycznym medium do przenoszenia energii, wygląda na to, że sama woda się porusza.

Na otwartym oceanie tarcie poruszające fale generuje energię w wodzie. Energia ta jest następnie przekazywana między cząsteczkami wody w falach zwanych falami przejścia. Kiedy cząsteczki wody otrzymują energię, poruszają się nieznacznie do przodu i tworzą kołowy wzór.

Gdy energia wody przesuwa się do przodu w kierunku brzegu, a głębokość maleje, średnica tych okrągłych wzorów również maleje. Kiedy średnica maleje, wzory stają się eliptyczne, a prędkość całej fali maleje. Ponieważ fale poruszają się w grupach, nadal przybywają za pierwszą i wszystkie fale są bliżej siebie, ponieważ poruszają się teraz wolniej. Rosną następnie na wysokości i stromości. Kiedy fale stają się zbyt wysokie w stosunku do głębokości wody, stabilność fali zostaje podważona, a cała fala przewraca się na plażę, tworząc zerwanie.

Wyłączniki występują w różnych typach - z których każdy zależy od nachylenia linii brzegowej. Tłoczniki są powodowane przez strome dno; zaś rozlewacze oznaczają, że linia brzegowa ma łagodne, stopniowe nachylenie.

Wymiana energii między cząsteczki wody powoduje również, że ocean jest poprzecinany falami poruszającymi się we wszystkich kierunkach. Czasami fale te spotykają się, a ich interakcja nazywa się interferencją, której są dwa typy. Pierwszy ma miejsce, gdy grzbiety i doliny między dwiema falami wyrównują się i łączą. Powoduje to dramatyczny wzrost wysokości fali. Fale mogą się także wzajemnie znosić, gdy grzebień spotyka się z doliną lub odwrotnie. W końcu fale te docierają na plażę, a różny rozmiar przerywaczy uderzających o plażę jest spowodowany zakłóceniami w głębi oceanu.

Ponieważ fale oceaniczne są jednym z najpotężniejszych zjawisk naturalnych na Ziemi, mają znaczący wpływ na kształt linii brzegowych Ziemi. Zasadniczo prostują linie brzegowe. Czasami jednak cyple złożone ze skał odpornych na erozję wystają do oceanu i zmuszają fale do ich zginania. Kiedy tak się dzieje, energia fali jest rozłożona na wiele obszarów, a różne odcinki linii brzegowej otrzymują różne ilości energii, a zatem są kształtowane w różny sposób przez fale.

Jednym z najbardziej znanych przykładów fal oceanicznych wpływających na linię brzegową jest prąd przybrzeżny lub przybrzeżny. To są prądy oceaniczne tworzone przez fale załamujące się, gdy docierają do linii brzegowej. Są generowane w strefie surfowania, gdy przedni koniec fali jest wypychany na brzeg i zwalnia. Grzbiet fali, która wciąż znajduje się w głębszej wodzie, porusza się szybciej i płynie równolegle do wybrzeża. Gdy przybywa więcej wody, nowa część prądu jest wypychana na brzeg, tworząc zygzakowaty wzór w kierunku nadchodzących fal.

Prądy przybrzeżne są ważne dla kształtu linii brzegowej, ponieważ istnieją w strefie surfowania i działają z falami uderzającymi o brzeg. W związku z tym otrzymują duże ilości piasku i innych osadów i transportują je wzdłuż brzegu podczas płynięcia. Materiał ten nazywa się dryfowaniem na brzegu i jest niezbędny do budowy wielu plaż na świecie.

Ruch piasku, żwiru i osadów z dryfowaniem na brzegu jest znany jako osadzanie. Jest to tylko jeden rodzaj depozycji wpływającej na wybrzeża świata i ma cechy uformowane całkowicie w wyniku tego procesu. Wybrzeża depozycyjne znajdują się wzdłuż obszarów z łagodną ulgą i dużą ilością dostępnego osadu.

Formy przybrzeżne spowodowane depozycją obejmują mierzeje, przegrody, laguny, tombolos a nawet same plaże. Mierzeja barierowa to ukształtowanie terenu złożone z materiału osadzonego na długim grzbiecie rozciągającym się od wybrzeża. Te częściowo blokują ujście zatoki, ale jeśli nadal rosną i odcinają zatokę od oceanu, staje się barierą zatoki. Laguna to zbiornik wodny odcięty od oceanu przez barierę. Tombolo to ukształtowanie terenu utworzone, gdy osadzanie łączy linię brzegową z wyspami lub innymi obiektami.

Oprócz osadzania erozja tworzy również wiele cech przybrzeżnych znalezionych dzisiaj. Niektóre z nich obejmują klify, platformy z falami, jaskinie morskie i łuki. Erozja może również działać w usuwaniu piasku i osadów z plaż, szczególnie na tych, które mają silne działanie fal.

Te cechy wyraźnie pokazują, że fale oceaniczne mają ogromny wpływ na kształt linii brzegowych Ziemi. Ich zdolność do erozji skał i przenoszenia materiałów również wykazuje ich moc i zaczyna wyjaśniać, dlaczego są one ważnym elementem badań Geografia fizyczna.